[發明專利]基于梁有限元模型構建屏蔽式核主泵數字樣機方法

有效

• 申請號: 201910854567.8
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110598316B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 雷明凱;朱寶;朱小鵬;潘學民;郭東明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 花向陽;楊翠翠

1.基于梁有限元模型構建屏蔽式核主泵數字樣機方法，其特征在于，所述屏蔽式核主泵數字樣機包括核主泵幾何建模模塊、轉子組件梁有限元建模模塊、軸承支撐系統建模模塊、泵殼組件梁有限元建模模塊、核主泵總體建模模塊、核主泵運行載荷數據庫模塊和核主泵性能分析模塊，按照以下步驟構建：

（1）依據核主泵的泵殼、泵軸、葉輪、飛輪、導軸承、電機定轉子及屏蔽套、推力軸承幾何結構及其裝配關系，建立用于核主泵梁有限元建模的幾何模型，生成核主泵幾何建模模塊；

（2）在核主泵幾何模型基礎上，針對葉輪、飛輪、泵軸、電機轉子及屏蔽套構成的轉子組件，以Timoshenko梁模型模擬轉子組件的橫向振動，以拉桿模型模擬轉子組件的軸向振動，生成轉子組件梁有限元建模模塊；

（3）在核主泵幾何模型基礎上，針對推力軸承推力盤、推力瓦、上下平衡塊和支撐板構成的軸承支撐系統，以上下平衡塊的質量塊模型模擬軸承支撐系統的轉動和軸向振動，以推力瓦和支撐板的質量塊模型模擬軸承支撐系統的軸向振動，生成軸承支撐系統建模模塊；

（4）在核主泵幾何模型基礎上，針對泵殼、導葉、電機定子及屏蔽套構成的泵殼組件，以Timoshenko梁模型模擬泵殼組件的橫向振動，以拉桿模型模擬泵殼組件的軸向振動，生成泵殼組件梁有限元建模模塊；

（5）集成轉子組件梁有限元模型、軸承支撐系統模型和泵殼組件梁有限元模型，建立核主泵梁有限元總體模型；

（6）以核主泵運行參數作為輸入，考慮全工況下地震載荷、葉輪水力載荷、飛輪離心力、扭矩載荷、摩擦載荷、電磁拉力、軸承液膜剛度與阻尼，以及間隙環流附加質量、剛度與阻尼，生成核主泵運行載荷數據庫模塊；

（7）在核主泵運行參數下，以運行載荷數據庫模塊為核主泵梁有限元總體模型的信息支撐，生成核主泵總體建模模塊，構建核主泵三維數字樣機；

（8）通過核主泵性能分析模塊接收所述核主泵三維數字樣機，根據核主泵動力學響應和噪聲分析、抗震特性分析、零部件受力分析的分析請求，調用梁有限元總體模型耦合計算數據作為輸入，輸出或基于物理過程運算后輸出核主泵動力學性能仿真結果。

2.根據權利要求1所述的基于梁有限元模型構建屏蔽式核主泵數字樣機方法，其特征在于，所述核主泵總體建模模塊考慮梁有限元總體模型中，轉子組件梁有限元模型所關聯的葉輪水力載荷、飛輪離心力、電機轉子及屏蔽套扭矩載荷與電磁拉力、非正常工況零部件間摩擦載荷、飛輪和屏蔽套間隙環流附加質量、剛度與阻尼作用，軸承支撐系統模型所關聯的推力軸承液膜剛度與阻尼作用，泵殼組件梁有限元模型所關聯的地震載荷、電機定子及屏蔽套電磁拉力作用，調用所述核主泵運行載荷數據庫模塊的運行載荷，構建屏蔽式核主泵三維數字樣機。

3.根據權利要求1所述的基于梁有限元模型構建屏蔽式核主泵數字樣機方法，其特征在于，所述核主泵性能分析模塊根據核主泵動力學響應和噪聲的分析請求，調用核主泵運行載荷數據庫中相應載荷作為輸入，輸出核主泵整體結構固有頻率及振型、轉子軸心軌跡和臨界轉速、泵殼振動，以及推力軸承支撐系統時程響應仿真結果，輸出核主泵與主管道耦合的固有頻率及振型，以及主管道振動響應仿真結果，基于核主泵結構振動響應，計算后輸出核主泵振動噪聲仿真結果，基于核主泵間隙環空的徑向磁通密度和切向磁通密度，計算后輸出電磁噪聲仿真結果。

4.根據權利要求1所述的基于梁有限元模型構建屏蔽式核主泵數字樣機方法，其特征在于，所述核主泵性能分析模塊根據核主泵抗震特性的分析請求，調用核主泵運行載荷數據庫中地震載荷譜作為輸入，輸出地震條件下核主泵動力學特性仿真結果。

5.根據權利要求1所述的基于梁有限元模型構建屏蔽式核主泵數字樣機方法，其特征在于，所述核主泵性能分析模塊根據核主泵零部件受力的分析請求，調用核主泵零部件變形和位移作為輸入，輸出核主泵零部件的內力及其之間的接觸力。

6.根據權利要求5所述的基于梁有限元模型構建屏蔽式核主泵數字樣機方法，其特征在于，依據核主泵零部件受力分析的計算數據，調用零部件的內力及其之間的接觸力，輸出零部件疲勞壽命分析結果。